TW202311631A - 馬達泵浦 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於馬達泵浦。馬達泵浦(MP)具備:轉子固持具(200),保持轉子(2);葉輪(1),其為沖壓(press)成形品,轉子固持具(200)固定於葉輪(1)上。
Description
本發明係關於馬達泵浦。
具備由連結器所連結之馬達及泵浦的泵浦裝置已為人所知。這樣的泵浦裝置,具有透過連結器將馬達的驅動力傳遞至泵浦之葉輪的結構。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-303986號公報
[發明所欲解決之課題]
然而,這樣的泵浦裝置中,因為泵浦及馬達並排配置,故設置面積變大。另一方面,近年來緊湊化(及節能)的需求提高,結果對於泵浦及馬達之一體結構的要求亦提高。
於是,本發明之目的在於提供一種具有緊湊化結構的馬達泵浦。
[解決課題之手段]
一態樣中,提供一種馬達泵浦,具備:轉子;定子,配置於前述轉子的半徑方向外側;轉子固持具,保持前述轉子;及葉輪,其為沖壓(press)成形品,前述轉子固持具固定於前述葉輪上。
一態樣中,前述轉子固持具具備:環狀的容納部,其係由沖壓成形而成,容納前述轉子;環狀的封蓋板,封閉前述容納部。
一態樣中,前述轉子固持具具備配置於前述容納部與前述封蓋板之間的密封構件。
一態樣中,前述轉子固持具具備填充於前述容納部的填充劑。
一態樣中,前述轉子固持具具備配置於前述容納部與前述轉子之間的間隔件。
一態樣中,前述容納部具備外側環狀部以及配置於前述外側環狀部之半徑方向內側的內側環狀部;前述內側環狀部具有多個突起部,這些突起部形成與前述轉子接觸之接觸部位。
一態樣中,與前述內側環狀部接觸的前述轉子之內表面具有多邊形。
一態樣中,前述馬達泵浦具備支撐前述葉輪且配置於前述葉輪之流路外側的軸承,前述軸承具備裝設於前述轉子固持具的旋轉側軸承體以及配置於前述旋轉側軸承體之吸入側的固定側軸承體。
一態樣中,前述馬達泵浦具備定子殼體,其容納前述定子,且經由樹脂模具成形而與前述定子成為一體。
一態樣中,前述馬達泵浦具備馬達機架,其被覆前述定子殼體的外周面,且與前述定子接觸。
一態樣中,前述轉子及前述軸承配置於前述葉輪的吸入側區域。
一態樣中,提供一種馬達泵浦,具備:轉子;定子,配置於前述轉子的半徑方向外側;轉子固持具,保持前述轉子;及葉輪,其係樹脂模具成形品,該樹脂模具成形品與前述轉子固持具一體成形。
一態樣中,前述轉子固持具具備:環狀的容納部,其由樹脂模具成形而成,容納前述轉子;及環形固持具,封閉前述容納部。
一態樣中,前述環形固持具具有轉動止擋結構,該轉動止擋結構形成與前述容納部連接之連接部位。
一態樣中,前述轉動止擋結構為埋入孔,前述容納部的一部分埋入其中。
一態樣中,前述轉動止擋結構為彎折部,其彎折成ㄈ字形。
一態樣中,前述轉子固持具具備配置於前述環形固持具與前述轉子之間的間隔件。
一態樣中,前述環形固持具具有多個突起部,這些突起部形成與前述轉子接觸之接觸部位。
一態樣中,與前述環形固持具接觸的前述轉子之內表面具有多邊形。
一態樣中,前述馬達泵浦具備支撐前述葉輪且配置於前述葉輪之流路外側的軸承,前述軸承具備裝設於前述轉子固持具上的旋轉側軸承體與配置於前述旋轉側軸承體之吸入側的固定側軸承體。
一態樣中,前述馬達泵浦具備定子殼體,其容納前述定子且經由樹脂模具成形而與前述定子成為一體。
一態樣中,前述馬達泵浦具備馬達機架,其被覆前述定子殼體之外周面且與前述定子接觸。
一態樣中,前述轉子及前述軸承配置於前述葉輪的吸入側區域。
[發明之效果]
馬達泵浦具備與保持轉子之轉子固持具連接的葉輪。因此,不需要將泵浦及馬達並排配置,結果馬達泵浦可具有緊湊化結構。
以下參照圖式說明馬達泵浦的實施型態。以下的實施型態中,對於相同或相當的構成要件賦予相同的符號並省略重複說明。
圖1係顯示馬達泵浦之一實施型態的圖。如圖1所示,馬達泵浦MP具備:葉輪1;環狀轉子2,固定於葉輪1;定子3,配置於轉子2之半徑方向外側;及軸承5,支撐葉輪1。葉輪1,具有形成於其內部的流路,軸承5配置於葉輪1的流路(例如入口流路)的外側。
圖1所示的實施型態中,馬達泵浦MP係具備永久磁石型馬達的旋轉機具,但馬達泵浦MP的種類不限於本實施型態。一實施型態中,馬達泵浦MP可具備感應型馬達,或亦可具備磁阻型馬達。馬達泵浦MP具備永久磁石型馬達的情況,轉子2為永久磁石。馬達泵浦MP具備感應型馬達的情況,轉子2為籠式轉子。
圖1所示的實施型態中,葉輪1為離心葉輪。更具體而言,葉輪1具備:圓盤狀的主板10;側板11,與主板10對向配置;及多個翼12,配置於主板10與側板11之間。具備作為離心葉輪之葉輪1的馬達泵浦MP,相較於軸流泵浦或斜流泵浦等泵浦,揚壓特性優良,可產生高壓。再者,本實施型態中的馬達泵浦MP,利用其內部產生的壓力差而能夠對於葉輪1的旋轉穩定性有所貢獻。
側板11具備形成於其中央部分的吸入部15及與吸入部15連接的本體部16。吸入部15,在馬達泵浦MP之中心線CL方向上延伸,本體部16,在相對中心線CL傾斜的方向(更具體為垂直方向)上延伸。中心線CL,與因馬達泵浦MP的運轉而流動的液體(處理液)之流動方向平行。
如圖1所示,側板11具備環狀的突起部17,其從側板11的外緣部11a(更具體為本體部16的端部)朝向吸入部15延伸。圖1所示的實施型態中,本體部16及突起部17構成一體,但突起部17與本體部16亦可為分開的構件。
轉子2具有比突起部17之外徑更大的內徑,固定於突起部17的外周面17a。定子3係以圍住轉子2的方式配置,容納於定子殼體20。定子殼體20配置於葉輪1的半徑方向外側。
馬達泵浦MP具備配置於定子殼體20兩側的吸入殼體21及吐出殼體22。吸入殼體21配置於葉輪1的吸入側,吐出殼體22配置於葉輪1的吐出側。葉輪1、轉子2及軸承5配置於定子殼體20的半徑方向內側,且配置於吸入殼體21與吐出殼體22之間。
吸入殼體21,其中央部分具有吸入口21a。吐出殼體22,其中央部分具有吐出口22a。此等吸入口21a及吐出口22a沿著中心線CL在一直線上並排配置。因此,從吸入口21a吸入並從吐出口22a吐出的處理液在一直線上流動。
如圖1所示,作業者在將定子殼體20夾入吸入殼體21與吐出殼體22之間的狀態下,將貫通螺栓25插入吸入殼體21及吐出殼體22,並將貫通螺栓25旋緊,進行緊固。如此,馬達泵浦MP組裝完成。
若馬達泵浦MP運轉,處理液從吸入殼體21的吸入口21a被吸入(參照圖1的黑線箭號)。葉輪1藉由其旋轉而使處理液升壓,處理液在葉輪1的內部,在與中心線CL垂直的方向(亦即離心方向)上流動。吐出至葉輪1外部的處理液,衝擊定子殼體20的內周面20a,而處理液的方向改變。之後,處理液通過葉輪1的背面(更具體為主板10)與吐出殼體22之間的間隙,從吐出口22a吐出。
如圖1所示,馬達泵浦MP具備配置於葉輪1之背面側的返回葉片30。如圖1所示的實施型態中,設有螺旋狀延伸的多個返回葉片30。此等多個返回葉片30固定於吐出殼體22,與葉輪1的主板10對向。藉由設置返回葉片30,從葉輪1吐出的處理液,平順地被引導至吐出口22a。返回葉片30有助於將葉輪1吐出之處理液的速度能量轉換成壓力能量。
圖1所示的實施型態中,馬達泵浦MP中,將其區域劃分為吸入側區域Ra、吐出側區域Rb、吸入側區域Ra與吐出側區域Rb之間的中間區域Rc。吸入側區域Ra,係吸入殼體21(更具體為吸入殼體21的吸入口21a)與葉輪1(更具體為葉輪1的側板11)之間的區域。吐出側區域Rb,係吐出殼體22(更具體為吐出殼體22的吐出口22a)與葉輪1(更具體為葉輪1的主板10)之間的區域。中間區域Rc配置有多個翼12。
轉子2及軸承5配置於葉輪1的吸入側區域Ra。本實施形態中,葉輪1具備從吸入側區域Ra朝向吐出側區域Rb展開的錐狀側板11。因此,葉輪1的吸入側區域Ra中形成一空間(無效空間,dead space)。根據本實施型態,藉由將轉子2及軸承5配置於吸入側區域Ra,馬達泵浦MP具有可有效活用無效空間的結構,結果可具有緊湊化結構。
軸承5具備裝設於側板11之突起部17上的旋轉側軸承體6、及裝設於吸入殼體21的固定側軸承體7。固定側軸承體7,配置於旋轉側軸承體6的吸入側。旋轉側軸承體6係與葉輪1的旋轉一起旋轉的旋轉構件,固定側軸承體7係即使葉輪1旋轉,亦不會旋轉的靜止構件。
旋轉側軸承體6具有外徑小於突起部17之內徑的圓筒部6a、及從圓筒部6a向外側突出的軸盤部6b。因此,旋轉側軸承體6的剖面具有L形。突起部17的內周面17b與圓筒部6a之間配置有密封構件(例如O型環)31。
旋轉側軸承體6,在密封構件31裝設於該圓筒部6a的狀態下,裝設於葉輪1的突起部17。藉由裝設旋轉側軸承體6,轉子2與旋轉側軸承體6的軸盤部6b鄰接配置。
固定側軸承體7具備與旋轉側軸承體6的圓筒部6a對向配置的圓筒部7a、及與旋轉側軸承體6的軸盤部6b對向配置的軸盤部7b。固定側軸承體7的剖面,與旋轉側軸承體6的剖面相同,具有L形。固定側軸承體7的圓筒部7a與吸入殼體21之間配置有密封構件32、33。本實施形態中雖配置有2個密封構件32、33,但密封構件的數量不限於本實施型態。
圖2係顯示通過旋轉側軸承體與固定側軸承體間之間隙的處理液之流動的圖。處理液因為葉輪1的旋轉而升壓,因此吐出側區域Rb中的處理液的壓力大於吸入側區域Ra中的處理液的壓力。因此,從葉輪1吐出之處理液的一部分逆流至吸入側區域Ra(參照圖2的黑線箭號)。
更具體而言,處理液的一部分通過定子殼體20與轉子2之間的間隙,流入旋轉側軸承體6的軸盤部6b與固定側軸承體7的軸盤部7b之間的間隙。
圖3係顯示形成於固定側軸承體之軸盤部的多個溝的一實施型態的圖。如圖3所示,固定側軸承體7,具有形成於軸盤部7b上的多個溝40。此等多個溝40,形成於軸盤部7b中與旋轉側軸承體6之軸盤部6b對向的面上。多個溝40係為了在軸盤部7b與軸盤部6b之間的間隙產生處理液的動壓而形成。本實施形態中,多個溝40為螺旋狀延伸的螺旋溝。一實施型態中,多個溝40為放射狀延伸的放射溝。藉由形成多個溝40,軸承5可以非接觸的方式支撐葉輪1的推力負載。
圖3所示的實施型態中,多個溝40形成於軸盤部7b上,但一實施型態中,多個溝40亦可形成於旋轉側軸承體6的軸盤部6b上。藉由如此形成,軸承5可以非接觸的方式支撐葉輪1的推力負載。
圖4A係形成於固定側軸承體之圓筒部上的多個溝的一實施型態的圖。圖4A中顯示了從中心線CL方向觀看時的多個溝41。固定側軸承體7,亦可具有沿著圓筒部7a的圓周方向形成於圓筒部7a上的多個溝41。圖4A所示的實施型態中,多個溝41係等間隔配置,但亦可為非等間隔配置。
此等多個溝41,形成於圓筒部7a中與旋轉側軸承體6之圓筒部6a對向的面上,與圓筒部7a(亦即中心線CL方向)平行延伸。圖4A所示的實施型態中,從中心線CL方向觀看時,多個溝41分別具有圓弧狀凹陷的形狀。多個溝41的形狀不限於本實施型態。一實施型態中,從中心線CL方向觀看時,多個溝41亦可分別具有凹陷為「凹」字的形狀。
圖4B及圖4C係顯示形成於固定側軸承體之圓筒部上的溝之另一實施型態的圖。如圖4B及圖4C所示,固定側軸承體7中,在沿著圓筒部7a的圓周方向上,具有形成於圓筒部7a的環狀溝42。溝42形成於圓筒部7a的一部分,從與中心線CL方向垂直之方向觀看時具有凹字型(參照圖4B及圖4C)。溝42在中心線CL方向上的兩端42a、42a存在有圓筒部7a。藉由這樣的結構,即使徑向負載作用於葉輪1,固定側軸承體7(更具體為圓筒部7a)亦可透過旋轉側軸承體6確實地支撐葉輪1。另外,溝42在中心線CL方向上的長度並無特別限定。圖4B及圖4C所示的實施型態中,固定側軸承體7具有單一的溝42,一實施型態中,固定側軸承體7亦可具有沿著中心線CL方向上配置的多個溝42。
通過軸盤部6b與軸盤部7b間之間隙的處理液,流入圓筒部6a與圓筒部7a間之間隙。若旋轉側軸承體6與葉輪1一起旋轉,在該間隙中流動的處理液中會產生黏性阻抗。此黏性阻抗有對於馬達泵浦MP的運轉效率造成不良影響的疑慮。
如上述實施型態所示,藉由形成多個溝41(或溝42),形成於圓筒部6a與圓筒部7a間之間隙的狹小區域尺寸降低。因此,可降低處理液中產生的黏性阻抗。再者,藉由形成多個溝41(或溝42),產生處理液的動壓,軸承5可以非接觸的方式支撐葉輪1的徑向負載。亦可藉由設置多個溝40(參照圖3)來發揮藉由降低形成於軸盤部6b與軸盤部7b之間的狹小區域之尺寸來降低黏性阻抗的效果。
圖4A至圖4C所示的實施型態中,溝41、42形成於圓筒部7a,但在一實施型態中,溝41、42亦可形成於旋轉側軸承體6的圓筒部6a。藉由如此形成,軸承5可以非接觸的方式支撐葉輪1的徑向負載。
如圖2所示,通過旋轉側軸承體6的圓筒部6a與固定側軸承體7的圓筒部7a間之間隙的處理液,通過葉輪1的側板11與吸入殼體21之間的間隙,回到馬達泵浦MP的吸入側。本實施形態中,軸承5配置於處理液之漏流的路徑上。藉由這樣的構成,處理液的一部分流入旋轉側軸承體6與固定側軸承體7之間的微小間隙,結果馬達泵浦MP可抑制處理液的洩漏。
如上所述,吐出側區域Rb中的處理液的壓力大於吸入側區域Ra中的處理液之壓力。因此,推力負載從吐出殼體22的吐出口22a朝向吸入殼體21之吸入口21a作用於葉輪1上(參照圖1中的中空箭號)。本實施型態之馬達泵浦MP具有降低推力負載的結構。
圖5A係顯示設於葉輪之背面的推力負載降低結構的一實施型態的圖。圖5B係從A線箭號觀看圖5A的圖。如圖5A及圖5B所示,馬達泵浦MP具備設於葉輪1之背面(更具體為主板10)的推力負載降低結構45。圖5A及圖5B所示的實施型態中,推力負載降低結構45,係安裝於主板10的螺旋狀延伸之多個背面葉片46。此等多個背面葉片46,可藉由葉輪1的旋轉產生與推力負載相反方向的負載。結果推力負載降低結構45可降低馬達泵浦MP中產生的推力負載。
圖6係顯示推力負載降低結構之另一實施型態的圖。如圖6所示,推力負載降低結構45,亦可為沿著葉輪1(更具體為主板10)的周方向形成並朝向葉輪1之中心側延伸的多個缺口結構。圖6所示的實施型態中,葉輪1的主板10上形成有多個缺口47。藉由形成多個缺口47,處理液與主板10接觸的面積降低。結果推力負載降低結構45可降低馬達泵浦MP中產生的推力負載。圖中雖未顯示,但圖5所示的實施型態與圖6所示的實施型態亦可組合。
本實施形態中,葉輪1常態性從吐出側朝向吸入側承受推力負載。再者,軸承5支撐產生旋轉力的葉輪1。因此,葉輪1本體保持平行,可抑制葉輪1的晃動。結果,藉由僅將單一的軸承5配置於吸入側區域Ra的結構(亦即單一軸承結構),馬達泵浦MP即可穩定持續運轉。
一實施型態中,葉輪1及軸承5之中,至少一者亦可由輕量材質構成。輕量材質可列舉樹脂或比重小的金屬(例如,鋁合金、鎂合金、鈦合金等)。藉由這樣的結構,可減輕馬達泵浦MP本體的重量,而且可實現軸承5(及葉輪1)進一步的緊湊化。另外,葉輪1及軸承5等與液體接觸的構件(亦即接液構件)之材質並無特別限定,可因應液體的種類適當變更為任意的材質。
再者本實施形態中,多個返回葉片30(參照圖1)可降低葉輪1中產生的徑向負載。多個返回葉片30沿著吐出口22a的周方向等間隔配置。藉由這樣的配置,徑向負載均勻分配,結果葉輪1中產生的徑向負載減輕。
本實施形態中,馬達泵浦MP具備永久磁石型馬達。因此,馬達泵浦MP啟動時,用以將由磁力引起之排斥力轉換成旋轉力的既定負載作用於軸承5上。此負載係在轉子2中產生的力,軸承5支撐此負載。
圖7A及圖7B係顯示相對定子錯位配置之轉子的圖。如圖7A所示,相對於定子3將轉子2錯位配置於吐出側的情況,葉輪1因為在轉子2與定子3之間所產生之磁力的影響而受到旋轉側軸承體6在接近固定側軸承體7之方向上作用的力(參照圖7A的箭號)。藉由這樣的配置,可調整(增加)作用於固定側軸承體7的旋轉側軸承體6之推力負載。
如圖7B所示,相對於定子3將轉子2錯位配置於吸入側的情況,葉輪1因為轉子2與定子3之間所產生之磁力的影響而受到旋轉側軸承體6在從固定側軸承體7離開的方向上作用的力(參照圖7B)。藉由這樣的配置,可調整(降低)作用於固定側軸承體7的旋轉側軸承體6之推力負載。
圖8係顯示具有錐狀(taper)結構的軸承之一實施型態的圖。圖8所示的實施型態中,軸承5中,旋轉側軸承體6與固定側軸承體7之間的間隙具有從吸入側往吐出側在接近中心線CL(亦即葉輪1之中心部分)的方向上延伸的錐狀結構。如圖8所示,旋轉側軸承體6及固定側軸承體7分別具有互相對向的傾斜面50、51。藉由這樣的構成,軸承5可將作用於旋轉側軸承體6及固定側軸承體7的徑向負載及推力負載集中在傾斜面50、51,軸承5可具有簡易的結構。
圖9係顯示具有錐狀結構的軸承之另一實施型態的圖。圖9所示的實施型態中,軸承5中,旋轉側軸承體6與固定側軸承體7之間的間隙具有從吸入側朝向吐出側在從中心線CL(亦即,葉輪1之中心部分)離開的方向上延伸的錐狀結構。如圖9所示,旋轉側軸承體6及固定側軸承體7分別具有互相對向的傾斜面53、54。
圖10係顯示具備多台馬達泵浦的泵浦單元的圖。如圖10所示,泵浦單元PU亦可具備串聯配置的多台馬達泵浦MP、控制多台馬達泵浦MP各別之動作的變流器60。圖10所示的實施型態中,多台馬達泵浦MP分別具有與上述實施型態中所示之結構相同的結構。因此省略馬達泵浦MP的詳細說明。
圖10所示的實施型態中,泵浦單元PU具備3個馬達泵浦MP,但馬達泵浦MP的數量不限於本實施型態。如上所述,泵浦單元PU的吸入口21a及吐出口22a沿著中心線CL在一直線上並排配置。因此,可將多台馬達泵浦MP連續地配置於一直線上,泵浦單元PU可輕易具有多段的馬達泵浦結構。
如圖10所示,與第1段的葉輪1A鄰接配置的吸入殼體21和與第3段的葉輪1C鄰接配置的吐出殼體22之間,配置有2個中間殼體61。此等中間殼體61、61之間配置有第2段的葉輪1B。中間殼體61、61分別具有與吸入殼體21共通(亦即類似)的結構。作業者在將中間殼體61、61夾入吸入殼體21與吐出殼體22之間的狀態下,將貫通螺栓25插入此等吸入殼體21、中間殼體61、61及吐出殼體22並旋緊以進行緊固,藉此可組裝泵浦單元。
如圖10所示,多台馬達泵浦MP的定子3上連接有1台變流器60。變流器60可各別獨立控制多台馬達泵浦MP。因此,作業者可因應泵浦單元的運轉條件在任意的時間點使至少1台的馬達泵浦MP運轉。
圖11及圖12係顯示泵浦單元之另一實施型態的圖。圖11及圖12所示的實施型態中,泵浦單元PU具備並聯配置的多台馬達泵浦MP。圖11中雖簡易繪製,但此等多台馬達泵浦MP分別設置於配管65的內側。圖11中雖設有4台馬達泵浦MP,但馬達泵浦MP的數量不限於本實施型態。如圖12所示,亦可設有3台馬達泵浦MP。
圖13A係顯示作為比較例的馬達泵浦的圖。圖13B及圖13C係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。如圖13A所示,作為比較例的馬達泵浦具備旋轉軸RS,但本實施型態之馬達泵浦MP並不具有旋轉軸RS。作為其替代,葉輪1具備配置於其中心部分的圓角凸部70。
圖13B所示的實施型態中,葉輪1具備具有第1曲率半徑的凸部70A,圖13C所示的實施型態中,葉輪1具備具有與第1曲率半徑不同之第2曲率半徑的凸部70B。以下有時並未區分凸部70A、70B而僅稱為凸部70。
凸部70配置於主板10的中心部分,與主板10構成一體。一實施型態中,凸部70與主板10亦可為不同的構件。此情況中,亦可因應馬達泵浦的運轉條件更換曲率半徑不同的凸部70。
凸部70之前端部71具有平滑的凸狀,流入葉輪1的處理液與凸部70之前端部71接觸。藉由設置凸部70,處理液的流動不會受到阻礙而平順且效率良好地被引導至翼12。另一方面,作為比較例的馬達泵浦中,旋轉軸RS被螺帽Nt固定於葉輪,因此有處理液的流動被螺帽Nt(及旋轉軸RS)阻礙的疑慮。
圖13B所示的凸部70A,具有比圖13C所示之凸部70B的曲率半徑更大的曲率半徑。藉由使凸部70的曲率半徑變大,凸部70與側板11之間的距離變小。相反地,藉由使凸部70的曲率半徑變小,凸部70與側板11之間的距離變大。如此,藉由變更凸部70的曲率半徑,可調整處理液在葉輪1中的流路尺寸。圖13C所示的葉輪1之流路大於圖13B所示的葉輪1之流路。
根據本實施型態,馬達泵浦MP因為不具有旋轉軸,故可減少零件數量,亦可調整流路的尺寸。再者,因為無須設置旋轉軸,葉輪1可具有緊湊化的尺寸。結果,馬達泵浦MP的整體可具有緊湊化的尺寸。
馬達泵浦,藉由其運轉而使葉輪1以高速旋轉。假設葉輪1的重心位置偏離,葉輪1會在偏心的狀態下高速旋轉。結果有產生噪音的疑慮,最差的情況會有馬達泵浦故障的疑慮。
於是,作業者執行將葉輪1的重心位置定位於預期位置的平衡(動態平衡)調整方法。如圖13A所示,葉輪上安裝有旋轉軸RS的情況,必須將旋轉軸RS安裝於試驗機,並且使葉輪與旋轉軸RS一起旋轉。本實施形態中,葉輪1上並未安裝有旋轉軸RS,因此作業者可執行以下說明的平衡調整方法。
圖14至圖18係顯示平衡調整方法之一實施型態的圖。如圖14所示,首先,作業者執行在葉輪1之中心(更具體為主板10)形成貫通孔10a的步驟。之後如圖15所示,作業者將平衡調整治具75的軸體76插入貫通孔10a。平衡調整治具75的軸體76相當於旋轉軸。
之後,如圖16所示,作業者將固定體77配置於葉輪1的背面側,將軸體76緊固於固定體77。此狀態下,作業者在使葉輪1與平衡調整治具75一起旋轉的狀態下決定葉輪1的重心位置,以執行調整重心位置的步驟。如此,平衡調整治具75具有支撐葉輪1之中心的結構。因此,平衡調整治具75亦稱為中心支撐調整治具。
作業者將葉輪1的重心位置定位於預期位置後,抽出平衡調整治具75的軸體76,之後將中心帽蓋80插入貫通孔10a,封閉貫通孔10a(參照圖17及圖18)。中心帽蓋80,與圖13B及圖13C所示的實施型態之凸部70相同地具有圓角形狀。因此,處理液的流動不會被阻礙而平順且效率良好地被引導至翼12。
圖19係顯示平衡調整治具之另一實施型態的圖。圖18所示的實施型態中,平衡調整治具75具有支撐葉輪1之中心的結構。圖19所示的實施型態中,平衡調整治具85具備支撐軸承5之旋轉側軸承體6的支撐器86、及固定於支撐器86的軸部87。如此,平衡調整治具85具有支撐葉輪1之端部的結構。因此,平衡調整治具85亦稱為邊緣支撐調整治具。
支撐器86具有外徑小於旋轉側軸承體6之內徑的環狀,藉由將支撐器86插入旋轉側軸承體6,平衡調整治具85透過旋轉側軸承體6支撐葉輪1。此狀態下,作業者執行使葉輪1與平衡調整治具85一起旋轉的步驟。之後,作業者在使葉輪1旋轉的狀態下決定葉輪1的重心位置,以執行調整重心位置的步驟。
根據圖19所示的實施型態,作業者無須形成貫通孔10a。圖19所示的實施型態中,葉輪1亦可具有形成於其中心位置的凸部70(參照圖13A及圖13B)。
圖20係顯示平衡調整方法之另一實施型態的圖。如圖20所示,轉子2具備環狀的鐵心2a、及埋入鐵心2a的多個磁石2b。多個磁石2b,沿著轉子2(更具體為鐵心2a)的周方向等間隔配置。作業者執行沿著轉子2的周方向形成多個砝碼插入孔90的步驟。此形成砝碼插入孔90的步驟係在製造鐵心2a時進行。
砝碼插入孔90形成於互相鄰接的磁石2b之間。作業者執行決定葉輪1之重心位置的步驟,決定目前葉輪1的重心位置。葉輪1的重心位置偏離的情況,作業者在多個砝碼插入孔90中的至少一個孔插入砝碼91,以執行調整重心位置的步驟。
一實施型態中,葉輪1的重心位置偏離的情況,作業者亦可移除成為葉輪1之重心位置偏離之原因的過重部分,以代替在砝碼插入孔90中插入砝碼91。
圖21A係顯示泵浦單元之另一實施型態的立體圖。圖21B係顯示圖21A所示的泵浦單元的俯視圖。如圖21A及圖21B所示,泵浦單元PU具備多台(本實施形態中為3台)馬達泵浦MP、可使多台馬達泵浦MP變速運轉的控制裝置100、以及與控制裝置100電連接且檢測供給至多台馬達泵浦MP之電流的電流感測器101。
本實施形態中配置有2台電流感測器101,但亦可配置至少一台電流感測器101。作為電流感測器101的一例,可列舉霍爾元件、CT(電流轉換器)。
泵浦單元PU具備從多台馬達泵浦MP延伸出來的電力線105及訊號線106、電流感測器101、電力線105及保護訊號線106的保護套107。電力線105及訊號線106與變流器60電連接。
U相,V相,及W相的銅棒(換言之為通電板、銅板)108橫跨多台馬達泵浦MP之間,電流感測器101與此等銅棒108中的一者連接。各馬達泵浦MP具備端子台102,銅棒108與端子台102連接。
控制裝置100與變流器60電連接,控制裝置100構成透過變流器60控制馬達泵浦MP之動作的態樣。控制裝置100亦可配置於變流器60的外部,或亦可配置於變流器60的內部。
控制裝置100具備通過訊號線106從電流感測器101接收訊號的訊號接收部100a、儲存馬達泵浦MP運轉相關資訊及運轉程式的儲存部100b、以及根據訊號接收部所接收之資料及儲存部中所儲存之資料來控制馬達泵浦MP之運轉的控制部100c。
本實施形態中,泵浦單元PU中,相對於多台馬達泵浦MP具備一台變流器60,但泵浦單元PU中,亦可具有與馬達泵浦MP的數量對應之數量的變流器60。配置多台馬達泵浦MP的情況,多個變流器60分別由控制裝置100控制多台馬達泵浦MP各別的動作。
如上所述,馬達泵浦MP具有可有效活用無效空間的緊湊化結構。因此,藉由將此等多台馬達泵浦MP串聯連接,泵浦單元PU可在不增加設置面積的情況下以高揚程進行運轉。
馬達泵浦MP係具備永久磁石型馬達的旋轉機具。這樣的馬達係藉由在啟動時強制施加電壓而無控制地旋轉。變流器60對於馬達泵浦MP之旋轉速度的控制係即時開始,之後馬達泵浦MP開始恆定運轉。
本實施形態中,泵浦單元PU具備多台馬達泵浦MP。因此,若多台馬達泵浦MP之間的旋轉速度差在開始控制馬達泵浦MP的旋轉速度之前消除則沒有問題,但旋轉速度差未消除的情況,有發生馬達泵浦MP啟動不良的疑慮。
一般而言,若轉子2的磁極數量變多,則馬達泵浦MP平順地旋轉,容易消除多台馬達泵浦MP之間的旋轉速度差。本實施型態中的馬達泵浦MP具有在轉子2的內側形成流路的結構,並將轉子2的外徑設計為較大。
轉子2的外徑大的情況,轉子2的外周方向尺寸變大,因此可輕易配置多個磁石,可增加磁極數量。藉由這樣的構成,泵浦單元PU可消除多台馬達泵浦MP之間的旋轉速度差。再者,本實施形態中,藉由使用低價的平面磁石,相較於使用彎曲磁石的一般馬達,可降低轉子2的成本。
再者,本實施形態中,馬達泵浦MP具有定子3容納於定子殼體20中的加套馬達(canned motor)結構,轉子2與定子3之間的距離比一般的馬達更大。因此,馬達泵浦MP可減輕表示轉矩之變動幅度的轉矩漣波(torque ripple),結果泵浦單元PU可消除多台馬達泵浦MP之間的旋轉速度差。
如此,泵浦單元PU可消除旋轉速度差,在馬達泵浦MP的啟動時及/或恆定運轉時,可望使馬達泵浦MP更穩定地運轉。
於是,以下說明馬達泵浦MP的控制方法。本實施形態中,多台馬達泵浦MP串聯連接。此情況中,若處理液中含有異物,則異物會卡在馬達泵浦MP(特別是第1台馬達泵浦MP)中,結果有異物阻礙泵浦單元PU運轉的疑慮。再者,亦具有某些原因導致多台馬達泵浦MP之間的旋轉速度差未消除的疑慮。
圖22係顯示由控制裝置控制馬達泵浦之流程的圖。如圖22的步驟S101所示,與變流器60電連接的控制裝置100,根據變流器60的輸出電流,測量馬達泵浦MP當前運轉時的多台馬達泵浦MP之電流值(更具體為各馬達泵浦MP之電流值的總合)。
之後,控制裝置100,在馬達泵浦MP一般運轉時(更具體為啟動時及恆定運轉時)中,根據預設的預定電流值算出下限電流值,將測得的電流值之總和(測量電流值Amax)與既定的下限電流值比較(參照步驟S102)。一實施型態中,控制裝置100的儲存部100b儲存各馬達泵浦MP的預定電流值與多台馬達泵浦MP的預定電流值。儲存部100b,亦可從各馬達泵浦MP的預定電流值算出多台馬達泵浦MP的預定電流值。
控制裝置100,亦可根據各馬達泵浦MP之額定電流值及容許電流值之中的至少一者來決定「一般運轉時預設的預定電流值」,亦可根據多台馬達泵浦MP運轉時的電流值來決定「一般運轉時預設的預定電流值」。
一實施型態中,控制裝置100根據多台馬達泵浦MP的台數來決定下限電流值。例如,下限電流值係由下述算式求出。
下限電流值=多台馬達泵浦MP的預定電流值×(1−1/馬達泵浦的台數n)
本實施形態中配置了3台馬達泵浦MP,故下限電流值為預定電流值的2/3。
步驟S102之後,控制裝置100將算出來的下限電流值與測量電流值進行比較(參照步驟S103)。更具體而言,控制裝置100判斷測量電流值是否低於下限電流值(測量電流值Amax>下限電流值)。
測量電流值低於下限電流值的情況(參照步驟S103的「是」),本實施形態中,測量電流值低於預定電流值的2/3(亦即下限電流值)的情況,控制裝置100判斷多台馬達泵浦MP中的至少一台發生異常(參照步驟S104)。測量電流值未低於下限電流值的情況(參照步驟S103的「否」),控制裝置100重複進行步驟S102、S103。
控制裝置100判斷發生異常的情況,控制裝置100可一方面使馬達泵浦MP持續運轉,一方面發出警報,亦可停止馬達泵浦MP的運轉並發出警報。
這樣的控制流程,可在馬達泵浦MP啟動時進行,亦可在馬達泵浦MP恆定運轉時進行。在馬達泵浦MP啟動時進行控制流程的情況,測量電流值相當於多台馬達泵浦MP啟動時的啟動電流值,預定電流值則相當於多台馬達泵浦MP在一般啟動時預設的電流值。
在馬達泵浦MP恆定運轉時進行控制流程的情況,測量電流值相當於多台馬達泵浦MP在恆定運轉時的運轉電流值,預定電流值係多台馬達泵浦MP在一般恆定運轉時預設的電流值。
啟動電流值及運轉電流值可相同亦可不同。相同地,一般啟動時預設的預定電流值及一般恆定運轉時預設的預定電流值可相同亦可不同。
一實施型態中,控制裝置100亦可根據多台馬達泵浦MP的吐出側之流量來決定預定電流值。此情況中,泵浦單元PU具備檢測處理液之流量的流量感測器(圖中未顯示),流量感測器與控制裝置100電連接。
控制裝置100的儲存部100b中儲存了顯示「一般運轉時的處理液流量與一般運轉時供給至多台馬達泵浦MP之電流的相關關係」的資料。控制裝置100根據此資料決定預定電流值,根據所決定之預定電流值算出下限電流值。可舉出上述算式作為計算下限電流值之算式的一例。
控制裝置100,將多台馬達泵浦MP在恆定運轉時的測量電流值與下限電流值進行比較,在測量電流值低於下限電流值的情況,判斷多台馬達泵浦MP中的至少一台發生異常。
一實施型態中,控制裝置100亦可根據多台馬達泵浦MP的吐出側壓力決定預定電流值。此情況中,泵浦單元PU具備檢測處理液之壓力的壓力感測器(圖中未顯示),壓力感測器與控制裝置100電連接。
控制裝置100的儲存部100b中儲存了顯示「處理液之壓力與一般運轉時供給至多台馬達泵浦MP之電流的相關關係」的資料。控制裝置100根據此資料決定預定電流值,並根據所決定之預定電流值算出下限電流值。可舉出上述算式作為計算下限電流值之算式的一例。
控制裝置100將多台馬達泵浦MP在恆定運轉時的測量電流值與下限電流值進行比較,在測量電流值低於下限電流值的情況,判斷多台馬達泵浦MP中的至少一台發生異常。
圖21A及圖21B所示的實施型態中,泵浦單元PU具備配置於第1台馬達泵浦MP(第1馬達泵浦MP)與第2台馬達泵浦MP(第2馬達泵浦MP)之間的電流感測器101(第1電流感測器101)與配置於第2馬達泵浦MP與第3台馬達泵浦MP(第3馬達泵浦MP)之間的電流感測器101(第2電流感測器101)。
因此,控制裝置100可根據來自第1電流感測器101的訊號,測量第1馬達泵浦MP的電流值(亦即測量電流值Aa1),並根據來自第2電流感測器101的訊號測量第1馬達泵浦MP的測量電流值Aa1及第2馬達泵浦MP的測量電流值Aa2的總和(亦即測量電流值Ab(=Aa1+Aa2))。
控制裝置100將測量電流值Aa1與各馬達泵浦MP在一般運轉時(啟動時、恆定運轉時)預設的預定電流值進行比較,在測量電流值Aa1低於預定電流值(Aa1<預定電流值)情況,判斷第1馬達泵浦MP發生異常。
控制裝置100將測量電流值Aa1與各馬達泵浦MP在一般運轉時(啟動時、恆定運轉時)預設的預定電流值進行比較,測量電流值Aa1大於預定電流值(Aa1>預定電流值)且從測量電流值Ab減去測量電流值Aa1所得到的值(亦即Ab-Aa1)小於預定電流值((Ab-Aa1)<預定電流值)的情況,判斷第2馬達泵浦MP發生異常。從測量電流值Ab減去測量電流值Aa1所得到的值相當於測量電流值Aa2。
控制裝置100,在判斷測量電流值Amax低於下限電流值且判斷第1馬達泵浦MP及第2馬達泵浦MP未發生異常的情況,則決定第3馬達泵浦MP發生異常。
泵浦單元PU具備串聯連接的4台馬達泵浦MP的情況,泵浦單元PU具備配置於第3馬達泵浦MP與第4台馬達泵浦MP(第4馬達泵浦MP)之間的電流感測器101(第3電流感測器101)。
控制裝置100可根據來自第3電流感測器101的訊號測量第1馬達泵浦MP的測量電流值Aa1、第2馬達泵浦MP的測量電流值Aa2及第3馬達泵浦MP之測量電流值Aa3的總和(亦即測量電流值Ac)。
控制裝置100,在測量電流值Aa1大於預定電流值(Aa1>預定電流值)、從測量電流值Ab減去測量電流值Aa1所得到的值(亦即Ab-Aa1)大於預定電流值((Ab-Aa1)>預定電流值)、且從測量電流值Ac減去測量電流值Ab所得到的值(亦即Ac-Ab,此處為Ab=Aa1+Aa2)低於預定電流值的情況,判斷第3馬達泵浦MP發生異常。從測量電流值Ac減去測量電流值Ab所得到的值相當於預定電流值Aa3。
控制裝置100,在判斷測量電流值Amax低於下限電流值且判斷第1馬達泵浦MP、第2馬達泵浦MP及第3馬達泵浦MP未發生異常的情況,決定第4馬達泵浦MP發生異常。另外,泵浦單元PU具備串聯連接的5台以上之馬達泵浦MP的情況中,控制裝置100亦可藉由與上述方法相同的方法判斷各馬達泵浦MP的異常。
上述實施型態中說明了串聯連接的多台馬達泵浦MP的控制方法,但泵浦單元PU亦可控制並聯連接的多台馬達泵浦MP。控制並聯連接的多台馬達泵浦MP(參照圖11及圖12)的情況,控制裝置100亦可以使多台馬達泵浦MP各別的啟動時機錯開的方式構成。
藉由錯開啟動時機,泵浦單元PU可在配管65內形成迴旋流(swirling flow)。藉由形成迴旋流,可去除附著於配管65中的異物及空氣,而且可防止處理液的滯留。
為了形成迴旋流,控制裝置100,亦可在啟動多台馬達泵浦MP之中的一台(第1馬達泵浦MP)之後,再將與已啟動之馬達泵浦MP(亦即第1馬達泵浦MP)鄰接的馬達泵浦MP(第2馬達泵浦MP)啟動。如此,藉由連續啟動鄰接的馬達泵浦MP,泵浦單元PU中,可形成沿著馬達泵浦MP之啟動順序迴旋的迴旋流。
例如,配置有3台馬達泵浦MP的情況,控制裝置100可在啟動第1馬達泵浦MP之後再啟動第2馬達泵浦MP,或是亦可在啟動第3馬達泵浦MP之後再啟定與第3馬達泵浦MP鄰接的第1馬達泵浦MP。
圖23係葉輪之另一實施型態的圖。本實施形態中省略軸承5的圖示。上述實施型態中,葉輪1具備從側板11的外緣部11a朝向吸入部15延伸的環狀突起部17(參照圖1)。圖23所示的實施型態中,葉輪1的側板11具有配置於側板11的外緣部11a之半徑方向內側的環狀突起部117。
轉子2配置在形成於側板11之外緣部11a與突起部117之間的環狀段差部,轉子2的露出部分被保護層(cover)110所被覆。保護層110係馬達泵浦MP的構成要件之一。作為保護層110的一例,可舉出具有耐腐蝕性的殼、樹脂塗布或鍍Ni塗布。
一實施型態中,轉子2的鐵心2a係由接著劑、壓入、熱套(shrink fit)、熔接等手段接合於突起部117。相同地,保護層110係由接著劑、壓入、熱套、熔接等手段接合於葉輪1。
圖24係顯示葉輪之另一實施型態的圖。本實施形態中省略軸承5的圖示。如圖24所示,葉輪1亦可具備配置於突起部117之半徑方向外側的環狀之裝設部118。藉由將轉子2插入裝設部118與突起部117之間的環狀空間,可更確實地將轉子2固定於側板11。在本實施形態中,轉子2的露出部分由保護層110所被覆。
圖25係顯示配置於保護層與側板之間的密封構件的圖。本實施形態中省略軸承5的圖示。如圖25所示,藉由在保護層110與側板11(更具體為側板11的外緣部11a及突起部117)之間配置密封構件(例如O型環)120、121,可確實防止液體接觸轉子2。
圖1至圖25所示的實施型態之葉輪1,例如係藉由鑄造製造、不銹鋼沖壓成形或樹脂成形等手段製造。以下說明的圖26至圖34所示的實施型態之葉輪1亦相同,亦可藉由鑄造製造、不銹鋼沖壓成形或樹脂成形等手段製造。
圖26係顯示葉輪之另一實施型態的圖。本實施形態中省略軸承5的圖示。如圖26所示,轉子2以止擋形成於主板10與側板11之間的葉輪1之流路(亦即出口流路)的方式固定於側板11的外緣部11a。在本實施形態中,轉子2配置於吸入側區域Ra。
圖26所示的實施型態中,轉子2未由保護層110被覆,轉子2係由具有耐腐蝕性的材質構成。上述實施型態中,轉子2未必要由保護層110被覆,亦可由具有耐腐蝕性的材質構成。一實施型態中,轉子2亦可由保護層110被覆。
藉由這樣的構成,通過出口流路的處理液衝撞轉子2的內周面,處理液的方向改變。之後,處理液通過主板10與吐出殼體22之間的間隙從吐出口22a吐出。
圖23至圖26所示的實施型態中,轉子2及軸承5配置於葉輪1的吸入側區域Ra,因此馬達泵浦MP具有緊湊化結構。
圖27係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。如圖27所示,馬達泵浦MP具備配置於吸入口21a側的第1葉輪1A、配置於吐出口22a側的第2葉輪1B、及與第1葉輪1A及第2葉輪1B連接的連通軸126。轉子2固定於第1葉輪1A,定子3配置於轉子2的半徑方向外側。軸承5支撐第1葉輪1A,第2葉輪1B透過連通軸126被軸承5所支撐。
圖27所示的實施型態中,馬達泵浦MP具備配置於第1葉輪1A與第2葉輪1B之間的中間殼體125。中間殼體125係將第1葉輪1A的吐出側與第2葉輪1B的吸入側隔離的環狀分隔壁。本實施形態中,中間殼體125固定於定子殼體20。
圖27所示的實施型態中,馬達泵浦MP具備2個葉輪1,但葉輪1的數量不限於本實施型態。馬達泵浦MP亦可因應葉輪1之數量而具備多個中間殼體125。換言之,馬達泵浦MP亦可具備至少包含第1葉輪1A及第2葉輪1B的多個葉輪1。
圖28係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。如圖28所示,馬達泵浦MP更具備吐出側軸承128,其自由旋轉地支撐連通軸126,且配置於第2葉輪1B的吐出側。吐出側軸承128裝設於吐出殼體22,吐出側軸承128與吐出殼體22之間的間隙配置有密封構件(例如O型環)127A、127B。另外,圖28所示的實施型態中,馬達泵浦MP亦具備2個葉輪1,但葉輪1的數量不限於本實施型態。馬達泵浦MP亦可具備至少包含第1葉輪1A及第2葉輪1B的多個葉輪1。
如圖28所示,吐出殼體22具有與吐出口22a連通的流路129。流路129配置於連通軸126的半徑方向外側。從第2葉輪1B吐出之處理液通過流路129及吐出口22a吐出至外部。
圖28所示的實施型態中,第1葉輪1A及第2葉輪1B不僅由軸承5所支撐,亦由吐出側軸承128所支撐。吐出側軸承128為徑向軸承。藉由這樣的結構,在馬達泵浦MP中,可抑制第1葉輪1A及第2葉輪1B往徑向位移。
圖29係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。如圖29所示,馬達泵浦MP亦可具備固定有一個葉輪1的連通軸126與自由旋轉地支撐連通軸126的吐出側軸承128。
圖30係顯示可因應運轉條件選擇各種構成零件的馬達泵浦的圖。圖30中,橫軸表示流量,縱軸表示揚程。如圖30所示,馬達泵浦MP可因應各種運轉條件(亦即流量大小及揚程大小)選擇最佳的構成零件而構成。
圖30所示的實施型態中,馬達泵浦MP可因應揚程大小及流量大小而選自多種(本實施形態中為四種)不同的構成(參照圖30的MPA~MPD)。在本實施形態中,馬達泵浦MP具備:多個葉輪1,其具有不同尺寸;多個轉子2,固定於多個葉輪1,且具有不同長度;多個定子3,具有與多個轉子2之長度對應的長度;及多個定子殼體20,容納多個定子3,且具有與多個定子3之長度對應的長度。
馬達泵浦MP的馬達容量的大小與定子3之長度Lg的長度相依。馬達泵浦MP的揚程大小與葉輪1的直徑D1之大小相依。馬達泵浦MP的流量大小與葉輪1之出口流路B2的尺寸相依。
多個葉輪1具備多個主板10,其直徑與具有相同直徑的多個側板11不同。本說明書中,葉輪1的直徑D1相當於主板10的直徑。
說明馬達泵浦MPA及馬達泵浦MPB的關係。如圖30所示,馬達泵浦MPA及馬達泵浦MPB具有相同的馬達容量(亦即,LgA=LgB)。馬達泵浦MPA具有高於馬達泵浦MPB的揚程能力(亦即D1A>D1B)。馬達泵浦MPB具有高於馬達泵浦MPA的流量能力(亦即B2B>B2A)。
說明馬達泵浦MPA及馬達泵浦MPC的關係。馬達泵浦MPC具有大於馬達泵浦MPA的馬達容量(亦即LgC>LgA)。馬達泵浦MPC具有與馬達泵浦MPA相同的揚程能力(亦即D1A=D1C)。馬達泵浦MPC具有高於馬達泵浦MPA的流量能力(亦即B2C>B2A)。
說明馬達泵浦MPB及馬達泵浦MPC的關係。馬達泵浦MPC具有大於馬達泵浦MPB的馬達容量(亦即LgC>LgB)。馬達泵浦MPC具有高於馬達泵浦MPB的揚程能力(亦即D1C>D1B)。馬達泵浦MPB之葉輪1的出口流路B2B具有與馬達泵浦MPC之葉輪1的出口流路B2C相同或大於出口流路B2C的尺寸(亦即B2B≥B2C)。
說明馬達泵浦MPC及馬達泵浦MPD的關係。馬達泵浦MPC具有與馬達泵浦MPD相同的馬達容量(亦即LgC=LgD)。馬達泵浦MPC具有高於馬達泵浦MPD的揚程能力(亦即D1C>D1D)。馬達泵浦MPD具有高於馬達泵浦MPC的流量能力(亦即B2D>B2C)。
說明馬達泵浦MPB及馬達泵浦MPD的關係。馬達泵浦MPD具有大於馬達泵浦MPB的馬達容量(亦即LgD>LgB)。馬達泵浦MPD具有高於馬達泵浦MPB的流量能力(亦即B2D>B2B)。馬達泵浦MPB具有與馬達泵浦MPD相同的揚程能力(亦即D1B=D1D)。
如圖30所示,所有的馬達泵浦MP中,定子殼體20的內徑D2及外徑D3皆相同。因此,作業者可因應揚程能力及流量能力預先準備尺寸不同的構成零件,再根據馬達泵浦MP的運轉條件從多個構成零件選擇最佳的構成零件。
藉由使定子殼體20的內徑D2及外徑D3相同,不需要改變與揚程能力及流量能力不相關的構成零件(例如軸承5、吸入殼體21及吐出殼體22)之尺寸,泵浦單元PU即可輕易變更其性能。
圖31A為另一實施型態之馬達泵浦的剖面圖,圖31B係從軸線方向觀看圖31A所示之馬達泵浦時的圖。如圖31A及圖31B所示,馬達泵浦MP亦可具備配置於葉輪1的背面側的迴旋止擋件(換言之為旋渦止擋件(Whirl Stop))130。
圖31B所示的實施型態中配置有一個迴旋止擋件130,但亦可配置有至少一個迴旋止擋件130。迴旋止擋件130固定於吐出殼體22,與葉輪1的主板10對向。迴旋止擋件130可防止從葉輪1吐出的處理液在葉輪1與吐出殼體22之間迴旋。
圖32A為另一實施型態之馬達泵浦的剖面圖,圖32B為圖32A所示的馬達泵浦的吸入殼體的前視圖。如圖32A及圖32B所示,馬達泵浦MP具備具有平坦軸盤狀的吸入殼體141及吐出殼體142。
上述實施型態中,吸入殼體21的吸入口21a從吸入殼體21的外表面突出,相同地,吐出殼體22的吐出口22a從吐出殼體22的外表面突出。本實施形態中,吸入殼體141具有平坦的軸盤狀,因此吸入口141a形成於與吸入殼體141的外表面相同的平面上。相同地,因為吐出殼體142具有平坦的軸盤狀,故吐出口142a形成於與吐出殼體142的外表面相同的平面上。
藉由這樣的結構,可將與馬達泵浦MP連接的連接管140直接連接於吸入殼體141。圖中雖未顯示,但亦可將連接管140直接連接於具有平坦軸盤狀的吐出殼體142。
藉由這樣的構成,不需要配置將連接管140及吸入殼體141連結的構件(連結構件),可減少用以將配管(圖中未顯示)連接於馬達泵浦MP的零件數量。
連結構件是預期會發生漏液的構件,因此藉由排除連結構件,可確實防止漏液。本實施形態中,圖中雖未顯示,但在連接管140與吸入殼體141之間配置有密封構件(例如O型環或墊片(gasket))。
吸入殼體141之吸入口141a的半徑方向外側形成有插入孔141b,其用以使將連接管140與吸入殼體141緊固的緊固件150插入。連接管140具有與插入孔141b連通的貫通孔140a。作業者藉由將緊固件150插入貫通孔140a及插入孔141b,可將連接管140及吸入殼體141互相緊固。
吐出殼體142之吐出口142a的半徑方向外側形成有容納貫通螺栓25之頭部25a的螺栓容納部142b。藉由將貫通螺栓25的頭部25a容納於螺栓容納部142b中,可防止頭部25a從吐出殼體22突出。
一實施型態中,吸入殼體141亦可具有與螺栓容納部142b相當的螺栓容納部。亦即,吸入殼體141及吐出殼體142的至少一者具有容納貫通螺栓25之頭部25a的螺栓容納部。
圖33係顯示具備串聯連接之馬達泵浦的泵浦單元的圖。如圖33所示,圖32A及圖32B所示的馬達泵浦MP具備具有平坦軸盤狀的吸入殼體141及吐出殼體142,因此互相鄰接配置的吸入殼體141及吐出殼體142可互相進行面接觸。互相進行面接觸的吸入殼體141及吐出殼體142相當於中間殼體。
圖中雖未顯示,但互相進行面接觸的吸入殼體141與吐出殼體142之間亦配置有密封構件(例如O型環或墊片)。
根據本實施型態,不需要配置中間殼體61(參照圖10),藉由僅將具有相同結構的多台馬達泵浦MP直接串聯連接的簡單作業即可構成具備多台馬達泵浦MP的泵浦單元PU。
本實施型態之馬達泵浦MP具備簡易的主要構成零件(亦即葉輪1、轉子2及定子3與軸承5),可達成小型輕量化。因此,藉由使用貫通螺栓25可輕易地將串聯配置的多台馬達泵浦MP緊固為一體。
再者,藉由使吸入殼體141及吐出殼體142互相進行面接觸,可提升泵浦單元PU的導熱率,可達成多台馬達泵浦MP之間的溫度平衡。結果,泵浦單元PU可恆定運轉。
圖34係顯示葉輪之另一實施型態的圖。上述實施型態中,葉輪1為離心葉輪。更具體而言,葉輪1具備與中心線CL方向垂直延伸的主板10,因為葉輪1而升壓的液體,相對於中心線CL垂直吐出。圖34所示的實施型態中,葉輪1為斜流葉輪。更具體而言,葉輪1具備相對於中心線CL方向以既定角度傾斜的主板160。主板160從吸入側朝向吐出側傾斜,因葉輪1而升壓的液體吐出至相對中心線CL傾斜之方向外側。
圖35係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。如圖35所示,馬達泵浦MP具備:轉子固持具200,保持轉子2;及葉輪1,其係沖壓(press)成形品,轉子固持具200固定於葉輪1上。在本實施形態中,轉子2及軸承5配置於葉輪1的吸入側區域(參照圖1)。
葉輪1具備主板10、側板11、多個翼12,此等主板10、側板11及翼12分別係由延展性優良的金屬材料所構成的沖壓成形品。作為這樣的金屬材料的一例,可舉出不銹鋼。一實施型態中,此等主板10、側板11及翼12各別經過沖壓成形,並在成形後進行接合。
藉由以沖壓成形品構成葉輪1,可實現葉輪1整體的輕量化。這種葉輪1的輕量化有助於減少(或省略)平衡(動態平衡)調整,該調整將葉輪1的重心位置定位於預期位置。再者,藉由這樣的構成,可縮小主板10與側板11之間的距離,結果可實現馬達泵浦MP進一步的緊湊化。
轉子固持具200防止因處理液接觸轉子2而導致轉子2被腐蝕。轉子固持具200具備:環狀的容納部201,其由沖壓成形而成,容納轉子2;及環狀封蓋板202,封閉容納部201。容納部201具有環狀的凹字形,以中心線CL為中心,與葉輪1配置成同心狀。例如,容納部201亦可由深抽拉成形製造。
容納部201固定(接合)於葉輪1的側板11。一實施型態中,容納部201熔接於側板11。為了輕易將容納部201固定於葉輪1,葉輪1及容納部201較佳係以相同材料構成。
圖36係轉子固持具的放大圖。如圖36所示,為了防止處理液浸入容納部201與封蓋板202之間的間隙,轉子固持具200具備配置於容納部201與封蓋板202之間的密封構件(例如O型環)205。密封構件205藉由其彈性力而將封蓋板202固定於容納部201。
一實施型態中,封蓋板202亦可藉由機械性插入方法插入轉子固持具200。作為機械性插入方法的一例,可列舉將封蓋板202壓入轉子固持具200。作為機械性插入方法的另一例,亦可在將轉子固持具200加熱後,將封蓋板202插入已熱膨脹的轉子固持具200(熱套(shrink fit))。此情況中,為了減輕對於轉子2之磁力的熱影響(亦即熱退磁),期望係在將封蓋板202插入轉子固持具200後,再使轉子2磁化。作為機械性插入方法的另一例,亦可藉由冷套將封蓋板202插入轉子固持具200。作為機械性插入方法的另一例,亦可藉由接著劑將封蓋板202插入轉子固持具200。
轉子固持具200的容納部201具備:外側環狀部231;內側環狀部232,配置於外側環狀部231的半徑方向內側;及環狀的背面部233,將外側環狀部231及內側環狀部232連接。
旋轉側軸承體6裝設於轉子固持具200,固定側軸承體7配置於旋轉側軸承體6的吸入側(參照圖35)。內側環狀部232與旋轉側軸承體6的圓筒部6a之間配置有密封構件31A、31B。本實施形態中配置有2個密封構件,但密封構件的數量不限於本實施型態。
為了將密封構件31A、31B密合於內側環狀部232,在轉子固持具200的沖壓成形步驟中,將內側環狀部232加工為平滑的態樣。如此,藉由經過沖壓成形步驟,可省略用以使密封構件31A、31B密合於內側環狀部232而另外追加的步驟。
容納部201(更具體為外側環狀部231及內側環狀部232)與旋轉側軸承體6的圓筒部6a平行延伸,圓筒部6a配置於轉子固持具200的內側環狀部232的半徑方向內側。旋轉側軸承體6的軸盤部6b與封蓋板202平行延伸,與封蓋板202鄰接配置。
容納部201的內部存在空氣的情況,有因為容納部201內的空氣膨脹導致封蓋板202往離開容納部201之方向移動的疑慮。本實施形態中,與封蓋板202鄰接的旋轉側軸承體6的軸盤部6b可限制封蓋板202的移動。
一實施型態中,為了降低容納部201內的空氣膨脹量,轉子固持具200亦可具備填充於容納部201內的填充劑(例如,潤滑油脂、填裝(potting)材、接著劑等)。
容納部201具備:外表面201a,與旋轉側軸承體6接觸;內表面201b,與轉子2接觸;及角面201c,形成於內表面201b的角部。如上所述,因為轉子固持具200係沖壓成形品,故角面201c為平滑曲面。另一方面,轉子2係藉由將積層芯材重疊而製造,該積層芯材是鐵板之沖壓剪切下料(blanking)物,故轉子2具有銳利的角部。
因此,即使將轉子2插入容納部201,轉子2銳利的角部亦會接觸平滑的角面201c,導致轉子2無法整體密合於背面部233。結果,作業者無法確實地將轉子2相對於轉子固持具200定位,而有無法穩定將轉子2容納於轉子固持具200的疑慮。
於是,轉子固持具200具備配置於容納部201與轉子2之間的間隔件203。圖36所示的實施型態中,間隔件203係配置於背面部233與轉子2之間的精度調整用薄板。藉由配置間隔件203,可防止轉子2接觸角面201c。結果,轉子2與間隔件203密合並容納於轉子固持具200中,因此作業者可確實地將轉子2相對於轉子固持具200定位。藉由這樣的構成,作業者可將轉子2穩定地容納於轉子固持具200中。
圖37係顯示間隔件之另一實施型態的圖。如圖37所示,轉子固持具200亦可具備配置於容納部201與轉子2之間的間隔件210。圖37所示的實施型態中,間隔件210係從轉子固持具200的背面部233突出的突起。
使轉子2緊固於轉子固持具200的方法,可列舉例如:以接著劑進行緊固的方法、以熱套進行緊固的方法、以冷套進行緊固的方法。採用伴隨轉子2及/或轉子固持具200之溫度變化的緊固方法(例如熱套或冷套等)時,必須適當決定轉子2及轉子固持具200的尺寸。於是,作為簡易的緊固方法,較佳係採用在常溫下的緊固方法。
圖38係顯示插入轉子固持具之轉子的圖。如圖38所示,與內側環狀部232接觸的轉子2之內表面230具有多邊形(本實施形態中為8邊形)。因為轉子2的內表面230具有多邊形,故在常溫下將轉子2插入轉子固持具200時,轉子固持具200的內側環狀部232可與轉子2的內表面230線性接觸。
藉由這樣的接觸,可防止轉子2整體接觸轉子固持具200的內側環狀部232。因此,即使將轉子2壓入轉子固持具200,亦可降低轉子2與轉子固持具200接觸的面積,結果可防止轉子固持具200變形。
圖39係顯示插入轉子固持具之轉子的圖。如圖39所示,內側環狀部232,亦可具有多個突起部235,這些突起部235形成與轉子2接觸之接觸部位。內側環狀部232的突起部235,與轉子2的內表面230對向,轉子2與突起部235接觸。藉由這樣的構成,亦可降低轉子2與轉子固持具200接觸的面積,結果可防止轉子固持具200變形。
回到圖35,馬達泵浦MP具備定子殼體20,其容納定子3,且其係經由樹脂模具成形而與定子3成為一體。如圖35所示,定子3具備:定子芯3a;及線圈3b,隔著絕緣材220捲繞於定子芯3a上。作為絕緣材220的一例,可列舉絕緣紙、樹脂等。構成定子殼體20的樹脂具有絕緣性,且係由導熱性優良的材料(與填裝材相同的材料)構成。
馬達泵浦MP具備馬達機架221,其被覆定子殼體20的外周面,且與定子3接觸。馬達機架221具有通過孔242,從線圈3b延伸出來的電力線105及訊號線106通過其中。馬達機架221係由導熱性優良的材料(例如金屬材料)構成。如此,定子3由導熱性優良的定子殼體20所被覆,且與導熱性優良的馬達機架221接觸。因此,從定子3的線圈3b發出的熱,通過定子殼體20及馬達機架221釋放至外部。
吸入殼體21及吐出殼體22與定子殼體20之間,配置有防止處理液漏出至外部的密封構件(例如O型環)241。定子殼體20具有密封溝229,其中裝設有密封構件241。
定子殼體20係藉由將樹脂注入模具中而成形。藉由在模具中預先形成相當於密封溝229的突起,可省略在製造定子殼體20後另外形成密封溝229的步驟。一實施型態中,亦可在吸入殼體21及吐出殼體22上形成裝設密封構件241的密封溝(圖中未顯示)。
本實施形態中,定子殼體20、返回葉片30、固定於返回葉片30的隔板240,係由樹脂模具成形製造的一體成形構件。返回葉片30有時具有作為流路特有的非線性形狀。根據本實施型態,藉由採用將樹脂注入模具的樹脂模具成形,可輕易地以一體成形的方式大量製造定子殼體20、返回葉片30及隔板240。
一實施型態中,為了提升對於來自線圈3b之熱能的散熱性,定子殼體20亦可被覆定子芯3a及由填裝材所被覆的線圈3b。如此,藉由以填裝材被覆線圈3b,填裝材進入構成線圈3b的線材之間,因此可提升線圈3b的散熱性。此狀態下,進一步以構成定子殼體20的樹脂被覆定子芯3a及線圈3b,可進一步提升定子3的散熱性。
作為構成定子殼體20之樹脂的一例,可列舉在常溫下流動性優良的雙液混合硬化型的樹脂(例如二環戊二烯樹脂)或加熱硬化型的樹脂(例如環氧樹脂)。一實施型態中,藉由將作為添加物的纖維混入樹脂中,可提升定子殼體20的強度。一實施型態中,藉由混入高導熱性材料作為添加物,可實現定子殼體20之導熱性的提升。亦可以此等纖維及高導熱性材料兩者作為添加物,並將其混入構成定子殼體20的樹脂。
圖40係顯示葉輪之另一實施型態的圖。如圖40所示,馬達泵浦MP具備葉輪1,該葉輪1是樹脂模具成形品,該樹脂模具成形品與轉子固持具200一體成形。葉輪1是主板10、側板11及翼12一體成形,其為樹脂製。一實施型態中,藉由將作為添加物的纖維混入樹脂,可提升葉輪1的強度。
轉子固持具200具備:環狀的容納部251,其為樹脂模具成形,容納轉子2;及環形固持具252,封閉容納部251。葉輪1及轉子固持具200的容納部251一體成形,其為樹脂製。
環形固持具252係由經沖壓成形的具有耐腐蝕性之材料(例如不銹鋼)構成。環形固持具252及轉子2係藉由熱套、冷套、壓入等機械方法進行緊固。一實施型態中,環形固持具252及轉子2係透過接著劑彼此緊固。
將轉子2緊固於環形固持具252時,為了降低轉子2的壓入負載,與環形固持具252接觸的轉子2之內表面230亦可具有多邊形(參照圖38),環形固持具252亦可具有多個突起部235,該多個突起部235形成與轉子2接觸之接觸部位(參照圖39)。
圖41係顯示轉子固持具的放大圖。如圖41所示,環形固持具252,具備:環部253,具有L形剖面形狀;彎折部254,從環部253彎折。作為沖壓成形品的環形固持具252之環部253,具有形成於其彎折部分的平滑角面257。
在本實施形態中,轉子2及軸承5亦配置於葉輪1的吸入側區域(參照圖1)。旋轉側軸承體6裝設於環形固持具252,固定側軸承體7配置於旋轉側軸承體6的吸入側。密封構件31A、31B配置於環形固持具252的環部253與旋轉側軸承體6的圓筒部6a之間。在本實施形態中,環部253亦進行沖壓成形,故可省略為了使密封構件31A、31B密合於環部253而另外追加的步驟。
如上所述,轉子2具有銳利的角部。因此,將轉子2裝設於環形固持具252時,轉子2的銳利角部亦會接觸平滑角面257,結果有作業者無法將轉子2穩定容納於轉子固持具200的疑慮。
於是,轉子固持具200具備配置於環形固持具252與轉子2之間的間隔件260。圖41所示的實施型態中,間隔件260係配置於環形固持具252與轉子2之間的精度調整用薄板。一實施型態中,間隔件260亦可為從環形固持具252突出的突起(圖中未顯示)(參照圖37)。
製造轉子固持具200時,係在將環形固持具252與裝設於環形固持具252之轉子2設置於模具中的狀態下,將樹脂注入模具。藉由這樣的製造方法,構成轉子固持具200之容納部251的樹脂將轉子2包入,結果容納部251將轉子2密封。
注入模具的樹脂為高溫。因此,若使高溫的樹脂接觸裝設於環形固持具252的轉子2,則轉子2會發生熱退磁。因此必須在製造轉子固持具200後,再將轉子2磁化。
本實施形態中,轉子固持具200的容納部251及葉輪1,係由樹脂模具成形所製造的一體成形構件。葉輪1,與返回葉片30相同,有時具有作為流路特有的非線性形狀。根據本實施型態,藉由採用將樹脂注入模具的樹脂模具成形,可輕易以一體成形方式大量製造轉子固持具200的容納部251及葉輪1。
環形固持具252具有轉動止擋結構,該轉動止擋結構形成與容納部251連接之連接部位。藉由馬達泵浦MP的運轉,轉子2的轉矩傳遞至葉輪1。環形固持具252因為具有轉動止擋結構,故即使葉輪1旋轉,環形固持具252亦不會相對於容納部251進行相對性旋轉。以下說明轉動止擋結構的具體構成。
如圖41所示,容納部251具備將轉子2的大部分圍住的本體部255、及從本體部255彎折而成的彎折部256。環形固持具252的環部253,具有容納部251(更具體為彎折部256)的一部分埋入其中的埋入孔253a。此埋入孔253a沿著環形固持具252的周方向形成多個。
藉由將彎折部256的一部分埋入埋入孔253a,環形固持具252及容納部251彼此強力緊固。可藉由在製造轉子固持具200時將樹脂注入模具來進行該埋入。
相同地,環形固持具252的彎折部254具有容納部251的本體部255的一部分埋入其中的埋入孔254a。該埋入孔254a沿著環形固持具252的周方向形成多個。藉由將本體部255的一部分埋入埋入孔254a,環形固持具252及容納部251彼此強力緊固。可藉由在製造轉子固持具200時將樹脂注入模具來進行該埋入。根據本實施型態,可機械性地抑制因轉子2與轉子固持具200伴隨溫度變化之線膨脹的差異導致轉子固持具200從轉子2剝離。
圖42係顯示轉動止擋結構之另一實施型態的圖。如圖42所示,轉動止擋結構亦可為彎折成ㄈ字形的彎折部253b、254b。更具體而言,環形固持具252的環部253具有彎折成ㄈ字形的彎折部253b,相同地,彎折部254具有彎折成ㄈ字形的彎折部254b。藉由這樣的結構,環形固持具252及容納部251彼此強力緊固。另外,亦可將圖41所示的實施型態與圖42所示的實施型態組合。
一實施型態中,轉動止擋結構亦可為分別形成於環部253及彎折部254上的齒輪狀切痕(圖中未顯示)。該切痕沿著環形固持具252的周方向形成多個。
一實施型態中,為了提升容納部251及環形固持具252的密合性,亦可預先在環形固持具252的表面上塗布底漆,以實施去除環形固持具252表面之氧化物的底漆處理。
圖40至圖42所示的實施型態中,定子殼體20亦具有與圖35至圖39所示的實施型態之定子殼體20相同的結構。更具體而言,馬達泵浦MP具備:定子殼體20,其容納定子3,且其經由樹脂模具成形而與定子3成為一體;馬達機架221,被覆定子殼體20的外周面,且與定子3接觸。
圖43係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。在本實施形態中,對於與上述實施型態相同或相當的構成要件賦予相同符號並省略重複說明。
如圖43所示,馬達泵浦MP具備多個葉輪1,其至少包含配置於吸入口21a側的第1葉輪1A、以及配置於吐出口22a側的第2葉輪1B。一實施型態中,第1葉輪1A與第2葉輪1B之間亦可配置至少一個葉輪1。保持轉子2的轉子固持具200固定於第1葉輪1A,轉子2的半徑方向外側配置有容納於樹脂製定子殼體20中的定子3。
如圖43所示,容納於轉子固持具200中的轉子2固定於第1葉輪1A,因此轉子2的旋轉力作用於第1葉輪1A。作用於第1葉輪1A的旋轉力,通過連通軸270傳遞至第2葉輪1B。如此,第1葉輪1A完全承受轉子2的旋轉力,故作用於第1葉輪1A的負載變大,有第1葉輪1A破損的疑慮。
因此,第1葉輪1A可望具有高於其他葉輪1(本實施形態中為第2葉輪1B)的強度。再者,為了實現本實施型態之馬達泵浦MP的高揚程,而期望第1葉輪1A具有高強度。如此,期望具備多個葉輪1的馬達泵浦MP不僅具有緊湊化結構,亦具有高強度結構。藉由這樣的結構,馬達泵浦MP可恆定運轉。
於是,本實施型態之馬達泵浦MP不僅具有緊湊化結構,亦具有可恆定運轉的結構。以下參照圖式說明馬達泵浦MP的結構。
第1葉輪1A被第1軸承5支撐,第1葉輪1A連接於連通軸270。第2葉輪1B連接於連通軸270。馬達泵浦MP具備配置於第1葉輪1A與第2葉輪1B之間的中間殼體275,中間殼體275上連接有襯環(liner ring)276。襯環276係抑制吸入第2葉輪1B之處理液逆流的環構件。
圖43所示的實施型態中,中間殼體275係由與定子殼體20分開的構件構成,但中間殼體275及定子殼體20亦可由相同構件構成。本實施形態中,固定於中間殼體275的返回葉片30亦作為引導葉片以將從第1葉輪1A吐出的處理液引導至第2葉輪1B。返回葉片(及引導葉片)30,可效率良好地將因第1葉輪1A的離心力所產生的處理液之流速轉換成壓力,並將其引導至第1葉輪1B的液體入口。
吐出殼體22係與返回葉片30及固定於返回葉片30的隔板245構成一體。亦即,吐出殼體22、返回葉片30及隔板245為一體成形的構件。此等構成一體的吐出殼體22、返回葉片30及隔板245,亦可由樹脂模具成形構成一體。一實施型態中,吐出殼體22、返回葉片30及隔板245亦可為分開的構件。固定於吐出殼體22的返回葉片30,亦發揮與固定於中間殼體275之返回葉片30相同的功用。
圖44係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。圖43所示的實施型態中,轉子固持具200具有與圖35所示的實施型態之轉子固持具200相同的結構。如圖44所示,轉子固持具200,亦可具有與圖40所示的實施型態之轉子固持具200相同的結構。
圖45係顯示第1葉輪及第2葉輪的放大圖。如圖45所示,第1葉輪1A的轂部281具有大於第2葉輪1B之轂部282的尺寸。轂部281係第1葉輪1A與連通軸270連接的部位,轂部282係第2葉輪1B與連通軸270連接的部位。
圖45所示的實施型態中,轂部281之中心線CL方向的長度L1比轂部282之中心線CL方向的長度L2更長。如上所述,隨著轉子2的旋轉,作用於第1葉輪1A的負載大於作用於第2葉輪1B的負載。根據本實施型態,第1葉輪1A的轂部281,因為具有大於第2葉輪1B之轂部282的尺寸,故第1葉輪1A可充分承受轉子2的旋轉力。結果,馬達泵浦MP中,可防止第1葉輪1A的破損。
如圖45所示,馬達泵浦MP具備在第1葉輪1A與第2葉輪1B之間形成既定距離的套管280。套管280配置於第1葉輪1A與第2葉輪1B之間。藉由配置套管280,作業者可輕易管理第1葉輪1A與第2葉輪1B之間的距離。
第1葉輪1A及第2葉輪1B分別具有傳動結構(鍵(key)結構、雙倒角結構、栓槽結構等),藉由這樣的結構連接於連通軸270。
本實施形態中,第1葉輪1A及第2葉輪1B分別藉由緊固於連通軸270上的緊固件(例如螺帽)273固定於連通軸270。第1葉輪1A與第2葉輪1B之間配置有套管280,緊固件273與第2葉輪1B之間配置有旋轉側軸承體272(後述)。
因此,藉由將緊固件273鎖緊,套管280壓附於第1葉輪1A,旋轉側軸承體272壓附於第2葉輪1B。結果,第1葉輪1A夾在連通軸270之前端部270a與套管280之間,第2葉輪1B夾在套管280與旋轉側軸承體272之間。如此,第1葉輪1A及第2葉輪1B牢固地固定於連通軸270上。
本實施形態中,連通軸270之前端部270a配置於吸入側,緊固件273配置於吐出側。一實施型態中,連通軸270之前端部270a亦可具有六角頭或六角孔。藉由這樣的結構,作業者可在將前端部270a固定的狀態下,將緊固件273牢固地鎖緊在連通軸270上。
圖46係顯示第1葉輪及第2葉輪與連通軸之連接結構的另一實施型態的圖。如圖46所示,馬達泵浦MP具備筒夾285、286,分別將第1葉輪1A及第2葉輪1B緊固於連通軸270。因為筒夾285、286具有相同的結構,故以下說明筒夾285的結構。
筒夾285係具有前端變細之錐(taper)狀的筒狀構件,其具有在中心線CL方向上延伸的缺口(圖中未顯示)。藉由從第1葉輪1A的背面側將筒夾285插入第1葉輪1A,筒夾285嵌入第1葉輪1A,第1葉輪1A緊固於連通軸270。相同地,藉由將筒夾286插入第2葉輪1B,筒夾286嵌入第2葉輪1B,第2葉輪1B緊固於連通軸270。藉由這樣的結構,第1葉輪1A及第2葉輪1B分別更強力地緊固於連通軸270。
將第1葉輪1A緊固於連通軸270時,筒夾285之前端部分與連通軸270之前端部270a之間形成有間隙。將第2葉輪1B緊固於連通軸270時,筒夾286之前端部分與套管280之間形成間隙。
回到圖43(及圖44),馬達泵浦MP具備第二軸承(滑動軸承)277,其配置於第2葉輪1B的後段,自由旋轉地支撐連通軸270。第二軸承277具備配置於連通軸270側的旋轉側軸承體272、及配置於吐出殼體22側的固定側軸承體271。
旋轉側軸承體272係裝設於連通軸270的旋轉側圓筒體,固定側軸承體271係安裝於吐出殼體22,且將作為旋轉側圓筒體的旋轉側軸承體272圍住的固定側圓筒體。吐出殼體22的隔板245具有支撐固定側軸承體271的軸承支撐部246。固定側軸承體271固定於軸承支撐部246。固定側軸承體271與旋轉側軸承體272之間形成些微間隙。
作為第二軸承277之材料的一例,可列舉陶瓷或樹脂。若連通軸270隨著第1葉輪1A的旋轉而旋轉,則液體進入固定側軸承體271與旋轉側軸承體272之間,固定側軸承體271藉由該液體的動壓而支撐旋轉側軸承體272。
藉由配置第二軸承277,連通軸270不僅被固定於第1葉輪1A的第1軸承5支撐,亦被第二軸承277支撐。連接有多個葉輪1的連通軸270,其中心線CL方向的長度變長。具備第1軸承5及第二軸承277的馬達泵浦MP,抑制伴隨連通軸270的長軸化而導致的連通軸270之軸振動,結果可穩定地運轉。
說明馬達泵浦MP的組裝程序。首先,將第1葉輪1A與連通軸270緊固(步驟1)。之後,將中間殼體275(參照圖43及圖44)插入連通軸270(步驟2),並將套管(sleeve)280插入連通軸270(步驟3)。接著,將第2葉輪1B插入連通軸270,將此等第2葉輪1B及連通軸270緊固(步驟4)。之後,將旋轉側軸承體272插入連通軸270(步驟5),將吐出殼體22與定子殼體20緊固(步驟6)。之後,將緊固件273緊固於連通軸270上(步驟7)。
一實施型態中,作業者亦可在進行步驟5之後進行步驟7,之後再進行步驟6。然而,隨著固定於連通軸270的葉輪1數量變多,連通軸270傾斜,結果有連通軸270的位置從中心線CL方向偏離的疑慮。
於是,作業者較佳係安裝吐出殼體22,一方面確認旋轉側軸承體272與固定側軸承體271的位置關係,一方面將緊固件273緊固於連通軸270。根據本實施型態,馬達泵浦MP係吸入口21a及吐出口22a在一直線上並排的直線型馬達泵浦,因此可一方面藉由第二軸承277支撐連通軸270,一方面將緊固件273緊固於連通軸270。
圖47係顯示緊固件之另一實施型態的圖。如圖47所示,緊固件290具有小於旋轉側軸承體272的直徑。一實施型態中,緊固件290亦可具有與旋轉側軸承體272相同的直徑。緊固件290與連通軸270之間配置有間隔件291。藉由將緊固件290插入形成於連通軸270之端部的螺絲孔270b,間隔件291將旋轉側軸承體272壓附於第2葉輪1B。根據本實施型態,即使插入固定側軸承體271,亦可確實防止緊固件290與固定側軸承體271接觸。
本實施形態中,藉由將各筒夾285、286分別插入第1葉輪1A及第2葉輪1B,第1葉輪1A及第2葉輪1B充分緊固於連通軸270。因此,緊固件290只要具有限制旋轉側軸承體272往中心線CL方向移動的緊固力即可。
圖48係第二軸承之另一實施型態的圖。如圖48所示,旋轉側軸承體272亦可與連通軸270形成一體。此情況中,連通軸270係由與旋轉側軸承體272相同的軸承材料(例如陶瓷或鋼材等)構成。圖48所示的實施型態中,在與旋轉側軸承體272形成一體的連通軸270周圍配置有固定側軸承體271。
圖49係顯示第二軸承之另一實施型態的圖。圖49所示的實施型態中,固定側軸承體271與吐出殼體22的軸承支撐部246形成一體。在本實施形態中,軸承支撐部246係由與固定側軸承體271相同的軸承材料(例如陶瓷、鋼材或樹脂等)構成。
如此,馬達泵浦MP亦可具備具有與圖35至圖39所示的實施型態之葉輪1相同結構的第1葉輪1A,或亦可具備具有與圖40至圖42所示的實施型態之葉輪1相同結構的第1葉輪1A。一實施型態中,馬達泵浦MP亦可具備具有與圖1至圖34所示的實施型態之葉輪1相同結構的第1葉輪1A。換言之,圖1至圖49所示的實施型態只要可行即可進行組合。
圖50係顯示上述實施型態之馬達泵浦中所設置之側板的圖。如圖50所示,馬達泵浦MP亦可更具備限制因葉輪1而升壓之液體(處理液)往吐出殼體22流出的側板300。圖50所示的實施型態中,側板300具有圓盤形狀,固定於返回葉片30。
側板300配置於葉輪1的主板10與返回葉片30之間。因葉輪1而升壓之液體的一部分,透過返回葉片30,通過側板300與吐出殼體22之間的間隙,從吐出口22a吐出。因葉輪1而升壓的液體的其他部分,流入側板300與葉輪1的主板10之間的間隙。
若葉輪1旋轉,則將葉輪1往吐出殼體22側推壓的液體之力(亦即流體力)作用於葉輪1上。流入側板300與主板10間之間隙的液體流被側板300限制,因此經升壓的液體滯留於側板300與主板10之間的間隙。滯留於側板300與主板10間之間隙的液體承受作用於葉輪1的流體力,故葉輪1往吐出殼體22側的移動受到限制。
若馬達泵浦MP恆定運轉,則從吐出殼體22側往吸入殼體21側的推力作用於葉輪1。因此,即使流體力作用於葉輪1,葉輪1亦可穩定地被軸承5所保持。圖50所示的實施型態中,說明了將側板300應用於圖1所示之實施型態之馬達泵浦MP的實施型態,但側板300亦可應用於圖2至圖49所示的實施型態之馬達泵浦MP。
圖51係顯示側板之另一實施型態。如圖51所示,側板300亦可具有形成於其中央的開口300a。如上所述,流入側板300與主板10之間的間隙的液體,有時會滯留於側板300與主板10之間的間隙。
此情況中,因葉輪1的旋轉而滯留的液體有迴旋而隨之發熱的疑慮。藉由在側板300上形成開口300a,可在「側板300與吐出殼體22之間的間隙」與「側板300與葉輪1之間的間隙」之間形成液體的循環流。因此,存在於側板300與葉輪1之間的液體流入吐出殼體22側,可防止液體的發熱,並且將液體的溫度保持固定。再者,開口300a可發揮將滯留之液體所包含的空氣排出至吐出殼體22側的效果。
圖51所示的實施型態中,側板300的開口300a係形成於中心線CL上的單一開口,開口300a的數量不限於本實施型態。側板300只要可限制葉輪1往吐出殼體22側移動,則亦可具有多個開口300a。
再者,開口300a只要可形成液體的循環流,則未必要形成於中心線CL上。例如,側板300亦可具有以中心線CL為中心而配置成同心圓狀的至少一個開口300a。
開口300a的形狀並無特別限定,亦可具有圓形,亦可具有多邊形(例如三角形或四邊形)。開口300a的尺寸(亦即面積)亦相同,只要可限制側板300往吐出殼體22側移動,則無特別限定。
圖52係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。圖52所示的實施型態中,馬達泵浦MP具備具有吐出埠322的吐出殼體22,該吐出埠322在相對馬達泵浦MP之中心線CL方向垂直的鉛直方向上延伸。吐出埠322具有向上開口的吐出口322a,吸入口21a及吐出口322a互相正交。
圖52所示的實施型態中,馬達泵浦MP係吸入口21a及吐出口322a正交的所謂上端緣(end top)型馬達泵浦。這樣的馬達泵浦MP具有緊湊化的結構。例如,根據馬達泵浦MP的設置環境,有時無法設置具有以吸入口21a及吐出口22a在一直線上並排之方式配置之結構的馬達泵浦MP。在這樣的情況中,亦可設置上端緣型的馬達泵浦MP。如此,本實施形態中,可因應所有設置環境設置馬達泵浦MP。
如圖52所示,馬達泵浦MP中,亦可更具備限制因葉輪1而升壓之液體(處理液)往吐出埠322流出的側板300。如此,側板300亦可應用於上端緣型的馬達泵浦MP。另外,圖52所示的實施型態中,側板300亦可具有開口300a(參照圖51)。
上述實施型態之記載目的係使本發明所屬技術領域中具有通常知識者可實施本發明。只要是本領域從業者當然可完成上述實施型態的各種變形例,本發明的技術思想亦可應用於其他實施型態。因此,本發明不限於所記載之實施型態,其係依照申請專利範圍所定義之技術思想的最大範圍解釋。
[產業上的可利用性]
本發明可用於馬達泵浦。
1,1A,1B,1C:葉輪
2:轉子
2a:鐵心
2b:磁石
3:定子
3a:定子芯
3b:線圈
5:軸承
6:旋轉側軸承體
6a:圓筒部
6b:軸盤部
7:固定側軸承體
7a:圓筒部
7b:軸盤部
10:主板
10a:貫通孔
11:側板
11a:外緣部
12:翼
15:吸入部
16:本體部
17:突起部
17a:外周面
17b:內周面
20:定子殼體
20a:內周面
21:吸入殼體
21a:吸入口
22:吐出殼體
22a:吐出口
25:貫通螺栓
25a:頭部
30:返回葉片
31:密封構件
31A:密封構件
31B:密封構件
32,33:密封構件
40,41,42:溝
42a:兩端
45:負載降低結構
46:背面葉片
47:缺口
50,51:傾斜面
53,54:傾斜面
60:變流器
61:中間殼體
65:配管
70,70A,70B:凸部
71:前端部
75:平衡調整治具(中央支撐調整治具)
76:軸體
77:固定體
80:中心帽蓋
85:平衡調整治具(邊緣支撐調整治具)
86:支撐器
87:軸部
90:砝碼插入孔
91:砝碼
100:控制裝置
100a:訊號接收部
100b:儲存部
100c:控制部
101:電流感測器
102:端子台
105:電力線
106:訊號線
107:保護套
108:銅棒
110:保護層(cover)
117:突起部
118:裝設部
120:密封構件
121:密封構件
125:中間殼體
126:連通軸
127A:密封構件
127B:密封構件
128:吐出側軸承
129:流路
130:迴旋止擋件
140:連接管
140a:貫通孔
141:吸入殼體
141a:吸入口
141b:插入孔
142:吐出殼體
142a:吐出口
142b:螺栓容納部
150:緊固件
160:主板
200:轉子固持具
201:容納部
201a:外表面
201b:內表面
201c:角面
202:封蓋板
203:間隔件
205:密封構件
220:絕緣材
221:馬達機架(motor frame)
229:密封溝
230:內表面
231:外側環狀部
232:內側環狀部
233:背面部
235:突起部
240:隔板
241:密封構件
242:通過孔
245:隔板
246:軸承支撐部
251:容納部
252:環形固持具
253:環部
253a:埋入孔
253b:彎折部
254:彎折部
254a:埋入孔
254b:彎折部
255:本體部
256:彎折部
257:平滑角面
260:間隔件
270:連通軸
270a:前端部
270b:螺絲孔
271:固定側軸承體
272:旋轉側軸承體
273:緊固件
275:中間殼體
276:襯環(liner ring)
277:第二軸承
280:套管
281:轂部
282:轂部
285,286:筒夾
290:緊固件
291:間隔件
300:側板
300a:開口
322:吐出埠
322a:吐出口
CL:中心線
MP:馬達泵浦
Nt:螺帽
PU:泵浦單元
Ra:吸入側區域
Rb:吐出側區域
Rc:中間區域
RS:旋轉軸
S101~S104:步驟
圖1係顯示馬達泵浦之一實施型態的圖。
圖2係顯示通過旋轉側軸承體與固定側軸承體間之間隙的處理液之流動的圖。
圖3係顯示形成於固定側軸承體之軸盤(flange)部上的多個溝的一實施型態的圖。
圖4A係顯示形成於固定側軸承體之圓筒部上的多個溝的一實施型態的圖。
圖4B係顯示形成於固定側軸承體之圓筒部上的溝之另一實施型態的圖。
圖4C係顯示形成於固定側軸承體之圓筒部上的溝之另一實施型態的圖。
圖5A係顯示設於葉輪背面的推力負載降低結構之一實施型態的圖。
圖5B係從A線箭號觀看圖5A的圖。
圖6係顯示推力負載降低結構之另一實施型態的圖。
圖7A係顯示相對定子錯位配置之轉子的圖。
圖7B係顯示相對定子錯位配置之轉子的圖。
圖8係顯示具有錐狀(taper)結構之軸承的一實施型態的圖。
圖9係顯示具有錐狀結構之軸承之另一實施型態的圖。
圖10係顯示具備多台馬達泵浦之泵浦單元的圖。
圖11係顯示泵浦單元之另一實施型態的圖。
圖12係顯示泵浦單元之另一實施型態的圖。
圖13A係顯示作為比較例之馬達泵浦的圖。
圖13B係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。
圖13C係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。
圖14係顯示平衡調整方法之一實施型態的圖。
圖15係顯示平衡調整方法之一實施型態的圖。
圖16係顯示平衡調整方法之一實施型態的圖。
圖17係顯示平衡調整方法之一實施型態的圖。
圖18係顯示平衡調整方法之一實施型態的圖。
圖19係顯示平衡調整治具之另一實施型態的圖。
圖20係顯示平衡調整方法之另一實施型態的圖。
圖21A係顯示泵浦單元之另一實施型態的立體圖。
圖21B係顯示圖21A所示的泵浦單元的俯視圖。
圖22係顯示由控制裝置控制馬達泵浦之流程的圖。
圖23係顯示葉輪之另一實施型態的圖。
圖24係顯示葉輪之另一實施型態的圖。
圖25係顯示配置於保護層(cover)與側板之間的密封構件的圖。
圖26係顯示葉輪之另一實施型態的圖。
圖27係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。
圖28係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。
圖29係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。
圖30係顯示可因應運轉條件選擇各種構成零件的馬達泵浦的圖。
圖31A係另一實施型態之馬達泵浦的剖面圖。
圖31B係從軸線方向觀看圖31A所示之馬達泵浦時的圖。
圖32A係另一實施型態之馬達泵浦的剖面圖。
圖32B係圖32A所示之馬達泵浦的吸入殼體的前視圖。
圖33係顯示具備串聯連接之馬達泵浦的泵浦單元的圖。
圖34係顯示葉輪之另一實施型態的圖。
圖35係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。
圖36係轉子固持具的放大圖。
圖37係顯示間隔件之另一實施型態的圖。
圖38係顯示插入轉子固持具之轉子的圖。
圖39係顯示插入轉子固持具之轉子的圖。
圖40係顯示葉輪之另一實施型態的圖。
圖41係轉子固持具的放大圖。
圖42係顯示轉動止擋結構之另一實施型態的圖。
圖43係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。
圖44係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。
圖45係第1葉輪及第2葉輪的放大圖。
圖46係顯示第1葉輪及第2葉輪與連通軸之連接結構的另一實施型態的圖。
圖47係顯示緊固件之另一實施型態的圖。
圖48係顯示第二軸承之另一實施型態的圖。
圖49係顯示第二軸承之另一實施型態的圖。
圖50係顯示上述實施型態之馬達泵浦中所設置之側板的圖。
圖51係顯示側板之另一實施型態。
圖52係顯示馬達泵浦之另一實施型態的圖。
1:葉輪
2:轉子
3:定子
3a:定子芯
3b:線圈
5:軸承
6:旋轉側軸承體
6a:圓筒部
6b:軸盤(flange)部
7:固定側軸承體
7a:圓筒部
7b:軸盤(flange)部
10:主板
11:側板
12:翼
20:定子殼體
21:吸入殼體
21a:吸入口
22:吐出殼體
22a:吐出口
30:返回葉片
31A:密封構件
31B:密封構件
32,33:密封構件
105:電力線
106:訊號線
200:轉子固持具
201:容納部
202:封蓋板
220:絕緣材
221:馬達機架
229:密封溝
240:隔板
241:密封構件
242:通過孔
CL:中心線
Claims (23)
- 一種馬達泵浦,具備: 轉子; 定子,配置於前述轉子的半徑方向外側; 轉子固持具,保持前述轉子;及 葉輪,其為沖壓(press)成形品,前述轉子固持具固定於前述葉輪上。
- 如請求項1之馬達泵浦,其中, 前述轉子固持具具備: 環狀的容納部,其係沖壓成形而成,容納前述轉子;及 環狀的封蓋板,封閉前述容納部。
- 如請求項2之馬達泵浦,其中前述轉子固持具具備配置於前述容納部與前述封蓋板之間的密封構件。
- 如請求項2或3之馬達泵浦,其中前述轉子固持具具備填充於前述容納部中的填充劑。
- 如請求項2或3之馬達泵浦,其中前述轉子固持具具備配置於前述容納部與前述轉子之間的間隔件。
- 如請求項2或3之馬達泵浦,其中, 前述容納部具備: 外側環狀部;及 內側環狀部,配置於前述外側環狀部的半徑方向內側; 前述內側環狀部具有多個突起部,這些突起部形成與前述轉子接觸之接觸部位。
- 如請求項6之馬達泵浦,其中與前述內側環狀部接觸的前述轉子之內表面具有多邊形。
- 如請求項1至3中任一項之馬達泵浦,其中前述馬達泵浦具備支撐前述葉輪且配置於前述葉輪之流路外側的軸承; 前述軸承具備: 旋轉側軸承體,裝設於前述轉子固持具; 固定側軸承體,配置於前述旋轉側軸承體的吸入側。
- 如請求項1至3中任一項之馬達泵浦,其中前述馬達泵浦具備定子殼體,其容納前述定子且經由樹脂模具成形而與前述定子成為一體。
- 如請求項9之馬達泵浦,其中前述馬達泵浦具備馬達機架,其被覆前述定子殼體的外周面且與前述定子接觸。
- 如請求項1至3中任一項之馬達泵浦,其中前述轉子及前述軸承配置於前述葉輪的吸入側區域。
- 一種馬達泵浦,具備: 轉子; 定子,配置於前述轉子的半徑方向外側; 轉子固持具,保持前述轉子;及 葉輪,其為樹脂模具成形品,該樹脂模具成形品與前述轉子固持具一體成形。
- 如請求項12之馬達泵浦,其中, 前述轉子固持具具備: 環狀的容納部,由樹脂模具成形而成,容納前述轉子;及 環形固持具,封閉前述容納部。
- 如請求項13之馬達泵浦,其中前述環形固持具具有轉動止擋結構,該轉動止擋結構形成與前述容納部連接之連接部位。
- 如請求項14之馬達泵浦,其中前述轉動止擋結構為埋入孔,前述容納部的一部分埋入其中。
- 如請求項14或15之馬達泵浦,其中前述轉動止擋結構為彎折成ㄈ字形的彎折部。
- 如請求項13至15中任一項之馬達泵浦,其中前述轉子固持具具備配置於前述環形固持具與前述轉子之間的間隔件。
- 如請求項13至15中任一項之馬達泵浦,其中前述環形固持具具有多個突起部,這些突起部形成與前述轉子接觸之接觸部位。
- 如請求項13至15中任一項之馬達泵浦,其中與前述環形固持具接觸的前述轉子之內表面具有多邊形。
- 如請求項12至15中任一項之馬達泵浦,其中前述馬達泵浦具備支撐前述葉輪且配置於前述葉輪之流路外側的軸承; 前述軸承具備: 旋轉側軸承體,裝設於前述轉子固持具上;及 固定側軸承體,配置於前述旋轉側軸承體的吸入側。
- 如請求項12至15中任一項之馬達泵浦,其中前述馬達泵浦具備定子殼體,其容納前述定子,且經由樹脂模具成形而與前述定子成為一體。
- 如請求項21之馬達泵浦,其中前述馬達泵浦具備馬達機架,其被覆前述定子殼體之外周面且與前述定子接觸。
- 如請求項12至15中任一項之馬達泵浦,其中前述轉子及前述軸承配置於前述葉輪的吸入側區域。
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- 2022-06-23 TW TW111123338A patent/TW202311631A/zh unknown
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